Mengapa cepat rambat bunyi pada zat padat jauh lebih besar dari pada cepat rambat bunyi di udara?

Cari soal sekolah lainnya

KOMPAS.com - Kita bisa mendengar bunyi, karena bunyi merambat melalui media di sekitar kita, seperti udara, zat cair, hingga zat padat.

Untuk kecepatannya, bergantung pada media yang digunakan. Namun, umumnya zat padat memiliki kecepatan rambat lebih tinggi dibanding zat lainnya.

Menurut Yul Ifda Tanjung dalam buku Kajian Pengetahuan Konseptual (Teori & Soal) (2020), bunyi merupakan salah satu jenis gelombang longitudinal (gelombang yang arah rambatnya sejajar) yang dihasilkan dari getaran benda.

Agar bisa didengar, gelombang bunyi membutuhkan media perantara. Bunyi lebih cepat merambat melalui benda padat. Selain itu media perantara lainnya bisa berupa zat cair ataupun gas. 

Maka tidak mengherankan jika di ruang hampa, seperti di luar angkasa, kita tidak bisa mendengar suara atau bunyi.

Baca juga: Jenis-Jenis Bunyi

Gelombang bunyi mempunyai tingkat kecepatan rambat yang terbatas. Kecepatannya bisa meningkat sesuai dengan suhu mediumnya.

Hal ini berarti jika kecepatan rambat bunyi tidak hanya dipengaruhi oleh jenis mediumnya saja, melainkan juga suhu mediumnya.

Dilansir dari situs Lumen Learning, berikut besaran rambat bunyi sesuai mediumnya:

Perhitungan cepat rambat bunyi

Mengutip dari Buku Pintar Fisika (2008) karya Efrizon Umar, cepat rambat bunyi adalah jarak sumber bunyi dengan pendengar, yang dibagi dengan kebutuhan waktu gelombang bunyi agar bisa sampai ke pendengarnya.

Berikut rumusnya:

Agar lebih mudah memahaminya, mari kita simak contoh soal di bawah ini:

Contoh soal:

Ledakan petasan terdengar 10 detik setelah percikan api terlihat. Berapakah cepat rambat bunyinya, jika jarak petasan dengan pendengarnya sejauh 1,5 kilometer?

Diketahui:

t = 10 detik
s = 1,5 kilometer (diubah jadi meter = 1.500 meter).

Jadi, cepat rambat bunyi saat ledakan terjadi adalah 150 m/s.

Baca juga: Macam-Macam Bunyi Pantul

Cari soal sekolah lainnya

Cepat Rambat Bunyi – Untuk pembahasan kali ini kami akan mengulas mengenai cepat rambat bunyi yang dimana dalam hal ini meliputi pengertian, klasifikasi, rumus, faktor dan contoh, agar lebih memahami dan dimengerti simak ulasan dibawah ini.

Pengertian Cepat Rambat Bunyi

Cepat Rambat Bunyi adalah sebagai hasil bagi antara jarak sumber bunyi ke pendengar dan selang waktu yang dibutuhkan bunyi untuk merambat sampai ke pendengar.

Cepat rambat bunyi tidak bergantung pada tekanan udara. Jadi, jika terjadi perubahan tekanan udara, cepat rambat bunyi tidak berubah. Cepat rambat bunyi bergantung pada suhu.

Semakin tinggi suhu udara, semakin besar cepat perambatan bunyi. Di daerah pegunungan, cepat rambat bunyi lebih lambat daripada cepat rambat bunyi di kawasan pantai.

Liat Juga : “Intesitas” Definisi & ( Penerapan Gelombang Bunyi )

Klasifikasi Cepat Rambat Bunyi

Berikut ini terdapat beberapa klasifikasi pada cepat rambat bunyi, antara lain:

1. Cepat Rambat Bunyi Zat Gas (Udara)

Di udara, cepat rambat bunyi bergantung pada jenis partikel yang membentuk udara tersebut. Persamaannya dapat dituliskan sebagai berikut:

Keterangan:

y    = Konstanta Laplace

R   = tetapan umum gas (8,31 J/mol K)

Y   = suhu mutlak gas (kelvin)

M   = massa molekul gas (gram/mol)

2. Cepat Rambat Bunyi Zat Padat

Cepat rambat bunyi dalam zat padat ditentukan oleh modulus Young dan massa jenis zat tersebut. Persamaannya dapat dituliskan sebagai berikut:

Keterangan:

E    = modulus Young zat padat (N/m2)

q    = massa jenis zat padat (kg/m3)

3. Cepat Rambat Bunyi Zat Cair

Di dalam zat cair, cepat rambat bunyi ditentukan oleh modulus Bulk dan kerapatan (massa jenis) cairan tersebut. Persamaannya dapat dituliskan sebagai berikut:

Keterangan:

B = modulus Bulk (N/m2)

q = massa jenis zat cair (kg/m3)

Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Cepat Rambat Bunyi

Berikut ini terdapat beberapa faktor-faktor yang mempengaruhi cepat rambat bunyi, antara lain sebagai  berikut:

1. Kerapatan partikel medium yang dilalui bunyi. Semakin rapat susunan partikel medium maka semakin cepat bunyi merambat, sehingga bunyi merambat paling cepat pada zat padat.
2. Suhu mediumnya, dimana semakin panas suhu medium yang dilalui maka semakin cepat bunyi merambat.

Liat Juga : Penjelasan Ciri-Ciri Gelombang Beserta Sifat-Sifatnya

Rumus Cepat Rambat Bunyi

Pada pembahasan gelombang, waktu yang diperlukan untuk satu gelombang adalah periode t=T, sedangkan jarak tempuh gelombang adalah s= λ maka:

Karena f = 1/T maka:

Dengan keterangan:

v = cepat rambat gelombang bunyi (m/s)

s = jarak tempuh gelombang bunyi (m)

λ= panjang gelombang bunyi (m)

t = waktu yang ditempuh (s)

f= frekwensi (Hz)

T= periode (s)

Selain dengan rumus tersebut, untuk mengukur laju bunyi di udara dapat dilakukan dengan teknik resonansi.

Bila suhu ruangan diubah ternyata laju bunyi juga berubah (lihat tabel).

Hasil menyatakan kepada kita bahwa :

Semakin tinggi suhu udara, laju bunyi semakin besar selain suhu, faktor lain yang menentukan laju bunyi ialah jenis mediumnya seperti tampak pada tabel berikut ini.

Jadi bunyi merambat paling cepat melalui zat padat.

Liat Juga : “Gelombang Bunyi Ultrasonik” Batas Pendengaran Manusia & ( Manfaat Pemantulan Dalam Kehidupan Sehari-hari )

Cara Kerja Cepat Rambat Bunyi

Ketika melihat ada kilatan cahaya halilintar, Anda mungkin akan langsung mendengar adanya bunyi selang beberapa saat kemudian.

Bunyi yang muncul setelah ada cahaya halilintar ini bisa terjadi karena adanya gelombang cepat rambat yang resonansinya lebih kecil dibandingkan kecepatan rambatan cahaya.

Bunyi yang merambat lewat medium perpindahan energi inilah yang menyebabkan kemunculan dari suara halilintar tersebut.

Yang pasti, dalam medium yang tidak sama, bunyi punya cepat rambat yang tidak sama juga.

Misalnya saja, seperti medium gas, cair, dan padat, maka di antara ketiga medium tersebut yang paling cepat rambatannya adalah dari zat padat.

Itu karena jarak di antara molekul dari zat padat ini jauh lebih rapat dibandingkan zat yang lainnya. Akibatnya, perpindahan bunyi ke setiap molekulnya menjadi lebih cepat.

Perhitungan Cepat Rambat Bunyi

Suhu udara yang panas atau terlalu dingin bisa mempengaruhi kecepatan bunyi yang terjadi di udara. Makin rendah suhu udaranya, hal ini bisa membuat kecepatan rambat bunyi menjadi makin cepat.

Hal ini dikarenakan partikel udaranya menjadi lebih banyak. Misalnya saja, seperti bunyi arloji yang terdengar cukup keras jika memakai kayu dibandingkan tidak menggunakan kayu. Bunyi tidak bisa terdengar di area ruang hampa udara.

Itu karena untuk menghasilkan suara bunyi itu membutuhkan bantuan dari zat perantara sebagai alat untuk menghantarkan bunyi.

Entah itu dengan bantuan zat cair, padat, dan zat gasnya. Bunyi yang telah merambat lewat bantuan medium bisa mengalami pemantulan, interfensi, pembiasaan, dan juga difraksi.

Kejadian ini membuktikan bahwa bunyi yang telah merambat merupakan gelombang mekanik. Sehingga, hal ini menyebabkan hukum yang tidak bisa diabaikan seputar bunyi.

Yaitu, karena bunyi merupakan gelombang mekanik, sehingga hal ini menghasilkan hukum yang bermakna bahwa bunyi hanya bisa merambat lewat medium saja.

Yaitu, dari padat, gas, dan cair. Jadi, cepat rambat bunyi ini tidak akan terjadi bila berada di ruangan yang hampa udara. Umumnya, proses ini hanya terjadi paling besar pada zat padat, barulah kemudian bisa terjadi di zat cair dan zat gas.

Liat Juga : Pengertian, Fitur Dan 6 Macam Gelombang Menurut Dasar Ukurannya

Contoh Soal Cepat Rambat Bunyi

Contoh Pertama

Pada suatu hari terlihat kilat, 5 sekon kemudian terdengar suara gunturnya. Bila laju bunyi di udara 340 m/s dan laju cahaya jauh lebih besar dari laju bunyi. Berapa jarak pendengar ke sumber guntur..??

Jawab:

Waktu yang dibutuhkan cahaya dari sumbernya kilat ke pengamat (t1) = jarak/laju, karena laju cahaya sangat besar, maka t1 dianggap 0 (nol), sehingga waktu yang dibutuhkan bunyi dari sumber kilat ke pengamat (t) = 10 sekon.

• s = v x t
• = 340 x 5
• s = 1.700 m

Jadi jarak sumber kilat ke pengamat ialah 1.700 meter.

Faktor yang tidak memengaruhi laju bunyi di udara ialah tekanan udara. Berapa pun tekanan udara jika suhunya sama laju bunyi sama.

Contoh Kedua

1. Berapakah laju gelombang kompresi di dalam air jika modulus limbah untuk air adalah 2,2 x 109 N/m2?
2. Suatu pipa baja panjangnya 60 m. Andre memukul salah satu ujung pipa dengan palu, Ilham mendengarkan di ujung lainnya. Andre memukul pipa satu kali, tetapi Ilham mendengar dua kali, mengapa?

Jawab:

1. Diketahui :  B = 2,2 x 109 N/m2

     P = 1000 kg/m3

Ditanya : v?

(karena yang diketahui dalam soal adalah modulus Bulk (B), maka kita menggunakan rumus terakhir.

2. Karena cepat rambat bunyi di udara dan di pipa berbeda, jadi waktu yang dibutuhkan untuk sampai ditelinga Ilham berbeda.

Contoh Ketiga

Suatu gas ideal memiliki tekanan 6,4´105 Nm-2 dan rapat massanya 1,4 kgm-3. Jika diketahui tetapan Laplace uantuk gas tersebut 1,4, tentukan kecepatan perambatan gelombang bunyi di dalam gas.

Penyelesaian:

Diketahui: P=6,4´105 Nm-2 ;  ρ =1,4 kgm-3 dan γ =1,4, maka:

Contoh Keempat

Tentukan kecepatan perambatan gelombang bunyi di dalam air, jika diketahui modulus Bulk air 2,25 x 109 Nm-2 dan massa jenis air  103 kgm-3. Tentukan pula panjang gelombangnya, jika frekuensinya 1 kHz.

Penyelesaian:

Diketahui B = 2,25 x 109 Nm-2; ρ = 103kgm-3 ; f = 103 Hz

Kecepatan perambatan bunyi

Peran Cepat Rambat Bunyi Untuk Kehidupan Sehari-Hari

Peran dari Cepat Rambat Bunyi ini sangat banyak untuk kehidupan sehari-hari. Yaitu, bisa dipakai untuk mengetahui waktu siang dan malam oleh para nelayan.

Selain itu, berkat rambat bunyi ini juga bisa membuat manusia bisa mendengar suara di malam hari jauh lebih jelas dibandingkan siang hari. Karena saat malam hari, kerapatan udaranya lebih rapat dari siang hari.

Demikianlah pembahasan mengenai Cepat Rambat Bunyi semoga dengan adanya ulasan tersebut dapat menambah wawasan dan pengetahuan anda semua, terima kasih banyak atas kunjungannya.